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8/12/2019 condenseurs.doc

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LES CONDENSEURS3.4.1

Technologie des condenseurs

Les condenseurs sont des changeurs thermiques entre le fluide frigorigne et un fluide derefroidissement. Le fluide frigorigne cde la chaleur acquise dans lvaporateur et lors de lacompression au fluide de refroidissement.

Lors de son passage dans le condenseur, le fluide frigorigne passe de ltat vapeur ltat

liquide.**On distingue deux familles de condenseurs suivant le fluide de refroidissement :

les condenseurs air

les condenseurs air convection naturelle

les condenseurs air convection force

les condenseurs eau

les condenseurs double tube condenseurs coaxiaux!

les condenseurs bouteilles condenseurs serpentin!

les condenseurs multitubulaires

les condenseurs plaques brases changeur plaques!

Le tableau suivant donne les avantages et les inconvnients de chacune des deux familles.

Tableau 3.2 : Avantages et inconvnients des condenseurs air et eau.

"vantages #nconvnients

$ondenseurs air

"ir disponible en quantit illimite%ntretien simple et rduit

$oefficients globaux dchangethermique relativement faibles

&lus imposants et plus lourds

'empratures de condensationleves dans les pa(s chauds

$ondenseurs eau

$oefficients globaux dchangethermique plus levs

&lus compacts et moins encombrants puissance gale

'empratures de condensation stableset de bas niveau

)onctionnement moins bru(ant

&ossibilit de rcupration dnergie

*aspillage deau pour lescondenseurs eau perdue

+cessit de mise en place duns(stme de refroidissement de leau


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>3.4.2 Les condenseurs air

#l existe deux t(pes de condenseur air savoir les condenseurs convection naturellesans ventilateur! et les condenseurs convection force utilisation dun ventilateur pour lacirculation force de lair!.

3.4.2. Les condenseurs air conec!ion na!urelle

On distingue les condenseurs tubes lisses et les condenseurs constitus de tubes ailettes.

Lair au contact du faisceau ailett ou du faisceau de tubes! schauffe et slve laissant laplace de lair plus frais. #ls ne ncessitent aucune nergie pour la circulation de lair mais lecoefficient global dchange thermique est faible infrieur - /m0.1$ et m2me infrieur 3 /m0.1$ pour les condenseurs tubes lisses!.

#ls ne sont utiliss que pour des puissances changer trs faibles froid mnager :

rfrigrateurs et conglateurs!.

">3.4.2.2 Les condenseurs air conec!ion #orc$e

Le coefficient global dchange

des condenseurs air

convection force est compris

entre 20 et 30 Wm!."#.

$eu% t&pes de dispositions sont

utilises savoir 'figure (.)( +

Figure 3.14 : Condenseurs - faisceaux ori!ontal etvertical.

3.4.2.2.1 Condenseurs air conec!ion #orc$e er!icau%

#ls sont utiliss pour les petites et mo(ennes puissances, la vapeur surchauffe entre par lecollecteur suprieur et le liquide sous4refroidi sort par le collecteur infrieur.

3.4.2.2. Condenseurs air conec!ion #orc$e hori&on!au%

,ls sont utiliss pour des puissances suprieures- les sections sont disposes en parallle

permettant un meilleur /uilibre thermi/ue. La vitesse mo&enne de lair est comprise entre 2

et ( ms pour limiter les pertes de charge et le niveau sonore.


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'(pe 5ertical

6odle 6" de )7#*" 8O9+

'(pe horiontal

6odle " de )7#*" 8O9+

Figure 3.1" : Condenseurs air # constructeur F$%&A '()*.

3.4.3 Les condenseurs eau

#l faut distinguer les condenseurs eau perdue et les condenseurs eau rec(cle.

&our les condenseurs eau perdue, leau chaude issue du refroidissement des vapeurs defluide frigorigne est re;ete soit lgout procd trs co 'ours de refroidissement ?.

3.4.3. Les condenseurs dou'le !u'e

#ls sont constitus de deux tubes concentriques, leau circule dans le tube central tandis quele fluide frigorigne se dsurchauffe, se liqufie et se sous4refroidit dans lespace annulaire,ce qui permet une possibilit dvacuation de la chaleur du fluide frigorigne vers lextrieur.

La circulation eau4)) seffectue gnralement contre courant meilleures performances!.

Les puissances changes sont relativement faibles, le coefficient global dchange varieentre @33 et A-3 /m0.1$.

3.4.3. Les condenseurs 'ou!eilles

Le fluide frigorigne se condense au contact du tube deau serpentin!,il sagit de lacombinaison dun condenseur et dun rservoir de liquide.

Les puissances changes sont galement faibles.

3.4.3. Les condenseurs (ul!i!u'ulaires


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#ls sont constitus dun grand nombre de tubes mis en parallle, cest le faisceau tubulairequi est enclos dans un corps circulaire, la calandre.

Les tubes sont dudgeonns ou brass sur les plaques tubulaires qui dlimitent le faisceau,les fonds dmontables, chicans, canalisent leau de refroidissement qui circule dans lestubes vitesse de lordre de .B- m/s!. Le fluide frigorigne se condense dans la calandreau contact des tubes oC circulent leau de refroidissement.

le coefficient global dchange est compris entre @33 et 33 /m0.1$.

Les condenseurs multitubulaires sont gnralement horiontaux et suivant la conception, lefaisceau tubulaire :

occupe la totalit la calandre, un rservoir de liquide est alors ncessaire

noccupe pas la partie infrieure de la calandre, permettant ainsi le stocDage du fluidefrigorigne condens

3.4.3. Les condenseurs )la*ues 'ras$es

La technologie de ces condenseurs est identique celle des vaporateurs plaquesbrases cf. E.F.E.E : vaporateurs du t(pe changeur plaques!.

G

Figure 3.1+ : Condenseur double tube Figure 3.1, : Condenseurultitubulaire.

3.4.3.+ No!ion de grou)e de condensa!ion

$e terme renvoie lassociation dun moto4compresseur, dun condenseur et dune bouteille

liquide, le tout tant mont dorigine sur le m2me bHti. $e t(pe dappareil est rpandu enfroid commercial chambres froides, vitrine rfrigre=!.

3.4. Sous re#roidisse(en! des condenseurs

Le sous refroidissement reprsente la diffrence entre la temprature de condensation 'c!des vapeurs de )) et la temprature du )) liquide 'l! la sortie du condenseur.

La temprature du li/uide la sortie du condenseur '1l se mesure avec un thermomtre

de contact.


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La temprature de condensation 'c! se dduit de la pression de condensation et de lanature du )). Le manomtre plac au refoulement du compresseur &c! donne la valeur dela pression de condensation.

Lorsque les pertes de charge dans la conduite de refoulement ne sont pas ngligeablestandis que celles du condenseur le sont, il est ncessaire de mesurer la pression lentredu condenseur utilisation dune prise schrader!.

Lorsque les pertes de charge dans le condenseur ne sont pas ngligeables, il est ncessairede mesurer la pression la sortie du condenseur utilisation dune prise schrader!.

La valeur du I7 est gnralement comprise entre J et @1$.

Le I7 est effectu la sortie du condenseur tronKon $ M cf. figure E.B!.

3.4.+ S,s!-(es de re#roidisse(en! des condenseurs eau

Les condenseurs eau rec(cle font appel des s(stmes de refroidissement de leauchaude qui sort des condenseurs pour permettre sa rutilisation : ce sont les tours derefroidissement.

%n marge des tours de refroidissement, il faut citer les cas particuliers des arorefroidisseurs> dr(4cooler ? et des condenseurs vaporatifs.

3.4.+. Les $rore#roidisseurs

Lallure gnrale de ce t(pe derefroidisseur est celui dun condenseur

air la diffrence que cest de leau eaugl(cole en gnral! qui circule dans lestubes la place du fluide frigorigne pourles condenseurs.

Nn tel refroidisseur ne consomme pasdeau et le circuit h(draulique reste propre.

$ependant, le fait quil n( ait pasdvaporation deau ne permet pas davoirun refroidissement intense.

$e t(pe de refroidisseur nestpratiquement pas utilis dans les pa(schauds.

Figure 3.1 : Arorefroidisseur.


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3.4.+. Les Tours de re#roidisse(en!

$es refroidisseurs permettent dconomiser leau de refroidissement des condenseurs.

Le principe de fonctionnement est le suivant + leau chauffe dans le condenseur est mis enprsence dun courant dair- une partie de cette eau svapore dans lair refroidissant la

fraction reste li/uide. #ette eau refroidie est ensuite rcupre dans un bac pour tre

nouveau renvo&e vers le condenseur. On pourrait dire /ue la chaleur cde au fluide

frigorigne dans le condenseur est utilise pour vaporiser une partie de leau 'un ilo deau

vapore signifie lvacuation de 2400 5.

On distingue deux t(pes de tours de refroidissement :

les tours circuit ouvert eau de refroidissement en contact direct avec lair ambiant!

les tours circuit ferm leau de refroidissement est en contact avec lair ambiant parlintermdiaire dun changeur de chaleur!.

3.4.+.2.1 Les !ours de re#roidisse(en! circui! ouer!

#l sagit de s(stmes munis de ventilateurs pour forcer le passage de lair, deux dispositionssont possibles : soit un ou plusieurs! ventilateurs! hlicodes!, soit une ou plusieurs!ventilateurs! centrifuges!.

Leau chauffe dans le condenseur entre dans la tour par la partie haute par une rampe dedistribution munie de pulvrisateurs, partir de ses buses de pulvrisation leau est diviseen fines gouttelettes pour amliorer lvaporation! puis elle ruisselle par gravit sur unesurface dchange air4eau nids dabeilles!. Nn courant dair ascendant est tabli par le oules! ventilateurss! P du fait de lvaporation partielle et de la convection, la temprature deleau diminue. Leau refroidie tombe dans un bac ou elle est recueillie pour aller condenser nouveau le fluide frigorigne par lintermdiaire dun circulateur ou pompe de recirculation!.

Le bac de ce t(pe de tour contiendra des particules laisses par lair extrieur sous lactionde leau pulvrise. Les gouttelettes deau entraQnes par lair sont arr2ts au sommet delappareil par le sparateur de gouttelettes et retombent dans le bac de rcupration.

3.4.+.2. Les !ours de re#roidisse(en! circui! #er($

$es s(stmes sont comparables aux tours circuit ouvert la diffrence que lchangeurair4eau est remplac par un changeur de chaleur du t(pe multitubulaire dans lequel circuleleau chaude issue du condenseur.

La rampe de pulvrisation dispose en partie haute arrose lchangeur par gravit, le couraitdair contre courant cre par le ou les! ventilateurs! provoque lvaporation dune faiblequantit deau, leau de ruissellement tombe dans le bac de rcupration puis renvo(e dansla rampe de pulvrisation par le circulateur.

La tour de refroidissement circuit ferm vite la pollution de leau circulant dans les

condenseurs par lair atmosphri/ue mais son utilisation entra6ne une temprature de

condensation plus leve 'refroidissement moins intense et par cons/uence uneconsommation nergti/ue accrue.


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Figure 3.1/ : 0rincie de fonctionneenttour de refroidisseent circuit ouvert.

Figure 3.2 : 0rincie de fonctionneenttour de refroidisseent circuit fer.

3.4.+.2.3 La no!ion d/a))roche des !ours de re#roidisse(en!

Lapproche dune tour de refroidissement caractrise lefficacit dune tour de

refroidissement- cest la diffrence entre la temprature humide de lair e%trieur et la

temprature de leau dans le bac de la tour 'eau refroidie dans la tour.

%n thorie pour une tour de refroidissement arfaite surface dchange infinie!, leauchaude venant des condenseurs est refroidie la temprature de lair humide de lairextrieur, soit une surchauffe nulle.

&lus lapproche est faible, plus la tour est efficace, elle se situe environ entre J et @1$.

3.4.+.3 Les condensa!eurs $a)ora!i#s

#l sagit dun t(pe de condenseur qui intgre

dans son enceinte le s(stme derefroidissement de leau servant aurefroidissement des vapeurs de )).

7899:if 8support;mpt& 7899:endif=99>

Le principe est identi/ue la tour de

refroidissement 'pulvrisation deau et

circulation dair la diffrence /ue cest le

condenseur lui9mme /ui est directement

refroidi dans une carrosserie et non un circuit

intermdiaire comme dans le cas de la tourde refroidissement.

0igure 3.21 rinci)e de #onc!ionne(en!

condenseur $a)ora!i#.


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1our circuit ouvert 1our circuit ferm #ondenseur vaporatif

0igure 3.22 Tours e! condenseur $a)ora!i# du cons!ruc!eur ECO.

3.4. Echanges !her(i*ues dans les condenseurs

Les volutions de )) dans les condenseurs sont considres sans perte de charge et seulsles changements dtat sont pris en compte.

es valeurs usuelles dcarts de tempratures sont utiliss pour caractriser conditions defonctionnement, diagnostic=! les condenseurs.

%n dsignant par :

' : la temprature dentre au condenseur du fluide air ou eau! de refroidissement desvapeurs de ))

'B : la temprature de sortie du condenseur du fluide air ou eau! de refroidissement desvapeurs de ))

'c : la temprature de condensation des vapeurs de )) dans le condenseur

On dfinit :

%cart de temprature sur le fluide

'emprature mo(enne du fluide

%cart de temprature mo(en arithmtique%cart de temprature maximum

%cart de temprature minimum pincement!

%cart de temprature mo(en logarithmiqueln : logarithme nprien!


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Les valeurs de rfrence des carts de tempratures sont les suivantes :

pour les condenseurs air

%cart de temprature sur lair : J R1$

%cart de temprature entre la condensation et lentre dair : B -1$

pour les condenseurs eau perdue leau sortant du condenseur est re;ete!

%cart de temprature sur leau : 3 -1$

%cart de temprature entre la condensation et la sortie deau : -1$

pour les condenseurs eau rec(cle tour ouverte!

%cart de temprature sur leau : -1$


%cart de temprature entre lentre deau au condenseur et la tempraturehumide de lair extrieur approche! : J @1$

pour les condenseurs eau rec(cle tour ferme!

%cart de temprature sur leau : -1$


%cart de temprature entre lentre deau au condenseur et la tempraturehumide de lair extrieur : @ -1$

La puissance thermique change entre le )) et le fluide de refroidissement dcrit :

: puissance thermique change en D!

: coefficient global dchange du condenseur D/m0.1$!

: surface dchange du condenseur m0!

: cart de temprature mo(en logarithmique 1$!

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